スイッチング電源測定に関する翻訳で、switching loss(スイッチング損失)という言葉が出てくる(例えば、スイッチング電源の測定のp10)。
スイッチング電源は、携帯電話などの充電用ACアダプタやPCの電源などに広く使用されていて、100 Vや200 Vの商用交流電源を電子機器が利用しやすい低い直流電圧(5Vや12Vなど)に変換するものである。
スイッチング電源では、最初に100 Vや200 Vの商用交流電源をそのまま(リニア電源のようにトランスを用いて降圧せずに)ダイオードブリッジとコンデンサを用いて整流する。このままでは、直流電圧が高すぎるので、MOSFETなどのスイッチング素子を用いて、この高い電圧の直流を、商用交流電源の50 Hzや60 Hzに比べて非常に高い周波数(数十kHz~数百kHz)でオン/オフすることにより、パルス波形(交流)を生成し、再び整流用ダイオードとコンデンサで必要な電圧の直流に変換している(パルス波形のオン/オフ比(オン状態の時間的な長さとオフ状態の時間的な長さの比)を変化させることにより必要な電圧が得られる)。このように、スイッチング電源は、最初に大きなトランスを用いて交流電源を降圧しないので小型化でき、さらに、非常に高い周波数のパルス波形を生成して電圧変換するので、コンデンサやインダクタなどの部品も小型化できるという利点がある。また、リニア電源に比べて効率が非常に高い(リニア電源では、安定化のために三端子レギュレータが用いられるので、大きな発熱が伴い効率が低い)。
スイッチング損失とは、スイッチング素子を用いてパルス波形を生成するときに生じる損失のことで、大きく2つ(定常損失とターンオン/ターンオフ損失)に分けられる。理想的なスイッチでは、オン状態ではスイッチの抵抗はゼロなので損失は発生しないし、オフ状態では電流が流れないので損失は発生しない。しかし、スイッチング素子には僅かなオン抵抗(オン状態での抵抗)が存在し、これによる損失を定常損失と呼ぶ。また、理想的なスイッチでは、オンからオフ、オフからオンに瞬時に切り替わるので、オン状態とオフ状態の間で損失が発生することはないが、高い周波数で動作するスイッチング素子では、オフ状態からオン状態へ(オン状態からオフ状態へ)遷移するのに相対的に長い時間がかかるので(相対的に長い遷移期間で、電圧と電流が有限の値になるので)、電力損失が大きくなる。これをターンオン/ターンオフ損失と呼ぶ。
スイッチング電源については、以下を参照。
TDKのホームページ > Tech Mag > パワーエレクトロニクス・ワールド > 第2回 電源革命をもたらしたスイッチング電源
スイッチング損失については、以下を参照。